CN101764463A - 一种中轴式电动车电机 - Google Patents

Abstract

一种中轴式电动车电机，包括机壳、转子、定子、减速机构和离合器；其特征在于第一离合器的第一内圈和中轴固定相连，第一内圈能相对于该第一外圈做和脚踏方向相反的单向转动，第一外圈连接链轮，弹簧和滚柱的一端相抵使得滚柱具有始终向开口槽的小端移动的趋势；第二离合器的第二外圈和减速机构输出端相连，第二外圈内壁沿周向有楔形斜面，第二内圈的端面沿周向还设置棘齿，棘齿和楔形斜面配合使得第二外圈只能相对于第二内圈做和转子旋转方向相反的单向转动。与现有技术相比，本发明采用了组合式双向离合器，不仅能单独实现电动或脚踏功能，还能够实现电动和脚踏同时工作，实现输出功率叠加，使得电动车在运行过程中省电助力。

Description

一种中轴式电动车电机

技术领域

本发明涉及一种电动车电机，特别是涉及一种以电动车的中轴作为驱动轴的中置电机。

背景技术

日常生活中，我们常见的电动自行车或电动三轮车，其所用的电机通常为轮毂电机或者为中置电机。其中，轮毂电机一般由前轮或后轮驱动，电机安装在电动自行车或三轮车的前轮或后轮的轴芯处，前后轮需采用整体轮圈或辐条编制，整体车轮在安装电机后易变形，辐条易断，因为轮毂电机直接安装在前轮或后轮中轴，电机的传动扭矩小，效率低，而且，轮毂电机的配置重心不在车辆的中心处，使得车辆的稳定性差；中置电机一般安装在电动自行车中间位置，从结构和技术上比轮毂电机具有更好的性能，但是，中置电机为非轮毂式，相对于轮毂式电机不易安装，而且，现有的中置电机不是直接安装在中轴(即电动车的脚踏轴)上，中置电机的电机轴不能代替中轴，电机轴需要通过传动装置(如链条+飞轮)传动给后轮，使得电机整体结构复杂、体积和重量大，传动可靠性和传动效率受传动机械结构的限制。

针对上述存在的问题，为了提高电机性能，人们对现有的电动车电机结构进行了改进，特别是针对中置电机，将电动车的中轴直接作为中置电机的电机轴，简化了中置电机的结构。如有专利号为ZL200520097957.9的中国实用新型《电动车用共中轴式中置电机》就公开了一种电动车用共中轴式中置电机，该电机包括机壳，还有机壳内电机的转子，行星齿轮的组件的中心轮，牙盘组件的棘爪轮都装在中置轴上。但是，该专利的电机采用的是外转子结构，并通过棘爪和压盘座的离合来实现电机扭矩的传递和分离，装配结构不够紧凑、整机体积较大，而且，棘爪和压盘座组成的离合装置在电机处于电动运行状态时，脚踏的动力脱离，车辆完全依靠电力驱动，脚踏无法同时工作，而当采用人力脚踏驱动车辆前进时，电机的电力驱动脱离，车辆则完全依靠人力踏板驱动，因此，该专利的电动车电机只能在电动或脚踏的其中一种状态下工作，无法在电动和脚踏同时工作的状态实现动力叠加，使得电动电源的能耗较高，电源续行里程受到限制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种电动和脚踏可以同时驱动的中轴式电动车电机，该电机能够降低电动能耗，有效地增加电动车的续行里程。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该中轴式电动车电机，包括有

机壳；

转子，设置在电动车中轴上，该中轴的两端分别通过曲柄固定连接有脚踏；

定子，套设在所述转子之外，该定子和转子同时容置于所述机壳内，并且，所述定子与所述机壳固定相连；

离合器，设置在所述中轴上套且能在该中轴的驱动下实现接合连接，该离合器的输出端连接有链轮；以及

减速机构，包括有可随所述转子一起转动的输入端和驱动所述离合器实现接合连接的输出端；

其特征在于：所述离合器为一包括有第一离合器和第二离合器的组合式双向离合器，其中，所述的第一离合器包括有第一外圈、第一内圈、弹簧和滚柱，所述第一内圈和所述中轴固定相连，该第一内圈沿周向形成楔形的开口槽，所述第一外圈套设在所述第一内圈之外，并且，所述第一内圈能相对于该第一外圈做和所述脚踏方向相反的单向转动，该第一外圈的外周连接有所述链轮，所述滚柱和弹簧容置在所述开口槽中，所述弹簧和所述滚柱的一端相抵并使得该滚柱具有始终向所述开口槽的小端移动的趋势；

所述的第二离合器包括有第二内圈、第二外圈和滚子，所述第二外圈和所述减速机构的输出端相连，所述第二内圈沿周向开设有通孔，所述通孔内设置有滚子，所述第二外圈的内壁沿周向设置有能和所述通孔相对应并挤压该通孔内相应所述滚子的楔形斜面，所述第二外圈套设在所述第二内圈之外，该第二内圈的端面沿周向还设置有棘齿，该棘齿和所述楔形斜面配合而使得所述第二外圈只能相对于所述第二内圈做和所述转子旋转方向相反的单向转动，所述第二内圈套设在所述第一外圈之外，并且，所述滚子在所述楔形斜面的挤压下能实现所述第二内圈和所述第一外圈的紧配合。

为了保证第一内圈在中轴上的轴向限位，防止第一内圈相对于第一外圈轴向滑移，所述第一外圈和所述中轴之间还设置有实现所述第一内圈轴向限位的第一轴承，该第一轴承的端面和所述第一内圈的端面之间设置有垫片。

为了保证第二内圈相对于第一外圈的轴向限位，防止第二内圈的滑移，所述第一外圈和所述机壳之间设置有实现所述第二内圈轴向限位的第二轴承，该第二轴承的端面和所述第二内圈的其中一端面相抵，并且，位于所述第二内圈的另一端面还具有由所述第一外圈和第二外圈之间的间隙形成的滚道，该滚道内设置有滚动体，所述滚动体通过一设置在所述第二外圈端面上的轴承保持架均布在所述滚道内。

为了增大速比，提高输出扭矩，所述的减速机构可以采用二级行星减速，包括有一级星轮架、设置在一级星轮架上的一级行星轮、二级行星轮和内齿圈，其中，所述的一级星轮架通过轴承设置在所述中轴上，所述转子的一端设置有一级太阳轮，所述一级星轮架的输出端设置有二级太阳轮，所述的一级行星轮能分别与所述一级太阳轮和所述内齿圈相啮合，所述二级行星轮能分别与所述二级太阳轮和所述内齿圈相啮合，所述二级行星轮即为所述减速机构的输出端而固定设置在所述第二外圈的端面上。于是，一级太阳轮、一级行星轮和内齿圈相互啮合组成一级行星轮组件，而二级太阳轮、二级行星轮和内齿圈相互啮合组成二级行星轮组件，通过二级行星减速可提高电机转速，使得在同等功率输出情况下电机的体积大大缩小，更易用于整车安装。

所述一级太阳轮和所述转子为一体成型，所述二级太阳轮和所述一级星轮架为一体成型。一体成型的结构设计，能够提高减速机构的传动精度，并减小了电机的整体体积，使得电机的安装结构更为紧凑。

与现有技术相比，本发明的优点在于：采用了组合式双向离合器，该双向离合器由两个滚柱式离合器组合而成并能够从两端分别输入动力实现离合连接，不仅能单独实现电动或脚踏功能，还能够实现电动和脚踏同时工作，而在电动和脚踏同时工作时，能实现输出功率叠加，使得电动车在运行过程中省电助力，降低电动能耗，续行里程加长；另外，本专利中采用了二级行星减速实现大速比，输出扭矩很大，可提高电机的转速，使得在同等功率输出情况下电机的体积大大缩小，整机结构更为紧凑。

附图说明

图1为本发明实施例的电机总装剖视图。

图2为本发明实施例的离合器的立体结构示意图之一。

图3为本发明实施例的离合器的立体结构示意图之二。

图4为本发明实施例的离合器的立体分解图。

图5为本发明实施例的离合器的正面视图。

图6为图5所示的A-A向剖视图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1～图6所示，为本实施例的电动车电机结构示意图，该电动车电机以电动车中轴3为电机轴，为采用内转子结构的高速无刷电机，可使电机批量生产时实现机器嵌线，适合于大批量生产；其中，电动车电机包括有

机壳1，机壳1的两端设置有和该机壳1形成一封闭腔体的前端盖11和后端盖12。

转子2，可转动地设置在电动车中轴3上并通过轴承定位，中轴3的两端还分别通过曲柄11′固定连接有可供人力踩蹬的脚踏1′。

定子4，套设在转子2之外，该定子4和转子2同时容置于由机壳1、前端盖11和后端盖12形成的腔体内，并且，定子4与机壳1固定相连，定子4上绕设有线圈并设置有硅钢片，转子2上设置有磁钢21。

离合器，该离合器为一由第一离合器和第二离合器组合而成的组合式双向离合器，其中，第一离合器为一滚柱式单向离合器，包括有第一外圈51、第一内圈52、弹簧53和滚柱54，第一内圈52和中轴3固定相连，第一外圈51为离合器的输出端，第一内圈52沿周向形成有楔形的开口槽521，第一外圈51套设在第一内圈52之外，并且，第一内圈52能相对于第一外圈51做和脚踏1′方向相反的单向转动，第一外圈51的头部设置有外螺纹513，第一外圈51在外螺纹部位相对而设的两侧各切去一块而形成两对称设置的平面511，每一侧的平面511和第一外圈51的外径之间形成挡肩512，第一外圈51的头部还螺纹连接有圆螺母3′，链轮2′套接在第一外圈51具有外螺纹513的头部上，链轮2′的一端面和挡肩512相抵，该链轮2′的另一端面和螺纹连接在第一外圈51头部的圆螺母3′相抵，滚柱54和弹簧53容置在开口槽521中，弹簧53和滚柱54的一端相抵并使得该滚柱54具有始终向开口槽521的小端移动的趋势；第一外圈51和中轴3之间还设置有可实现第一内圈52轴向限位的第一轴承61，该第一轴承61的其中一端面通过设置在中间位置的垫片7和第一内圈52的端面相抵，该第一轴承61的另一端面设置有第一盖板611而实现该第一轴承61沿轴向的限位；

第二离合器也为一滚柱式单向离合器，包括有第二内圈55、第二外圈56和滚子57，第二外圈56和减速机构的输出端相连，第二外圈56的内壁沿周向形成有楔形斜面562，第二内圈55沿周向分布有和楔形斜面一一对应的通孔551，通孔551内容置有能受楔形斜面562挤压的滚子57，第二内圈55的外周还具有可与楔形斜面562配合而只能相对于第二外圈56做单向转动的棘齿552，第二外圈56套设在第二内圈55之外，第二内圈55套设在第一外圈51之外，当滚子57在第二外圈56的楔形斜面562挤压状态下，第二外圈56只能相对于第二内圈55做和转子2旋转方向相反的单向转动，第二内圈55套与第一外圈51之间实现紧配合；第一外圈51和后端盖12之间设置有可实现第二内圈55轴向限位的第二轴承62，第二轴承62的其中一端面和第二内圈55的其中一端面相抵，第二轴承62的另一端面设置有第二盖板621而实现该第二轴承62沿轴向的限位，第二内圈55的另一端面则设置有由第一外圈51和第二外圈56之间的间隙形成的滚道81，滚道81内设置有滚动体82，并且，滚动体82通过设置在第二外圈56端面上的轴承保持架8均布在滚道81内。

减速机构，包括有可随转子2一起转动的输入端和驱动离合器实现接合连接的输出端，为了提高转速，减速机构采用二级行星轮组件实现减速，具体地，包括有一级星轮架91、设置在一级星轮架91上且均布的三个一级行星轮92、固定在第二外圈56端面上且均布的三个二级行星轮93以及套设在一级行星轮92和二级行星轮93之外的内齿圈94，其中，转子2的一端一体成型有一级太阳轮22，一级星轮架91通过轴承设置在中轴3上，一级星轮架91在输出端一体成型有二级太阳轮911，一级行星轮92分别与一级太阳轮22和内齿圈94相啮合，二级行星轮93分别与二级太阳轮911和内齿圈94相啮合，这里，二级行星轮93即为减速机构的输出端，第二外圈56的端面上具有三个凸柱561，二级行星轮93分别以第二外圈56端面上的凸柱561为齿轮轴而固定连接在第二外圈56的端面上。

本实施例的工作原理为：

1、完全电动时：通电后，转子2转动，经减速机构实现二级减速后将动力传递给离合器，此时，第二离合器处于工作状态，即第二外圈56在二级行星轮93的带动下旋转并和第二内圈55进行接合，第二内圈55上的滚子57压紧第一外圈51并带动第一外圈51转动输出动力，从而带动链轮转动，进而使电动车向前运动。由于第一外圈51转动时，第一内圈52相对于第一外圈51正好做单向转动，于是，脚踏不动，电动机处于完全电动状态。

2、脚踏骑行时：电机断电，脚踏通过曲柄带动中轴3转动，此时，第一离合器处于工作状态，即第一内圈52和第一外圈51接合，从而使第一外圈51带动链轮旋转并输出动力，电动车通过脚蹬实现向前运动。脚踏状态下，第二外圈56相对于第二内圈55不转动，第二内圈55上的滚子57对第一外圈51无压紧力，于是，第二离合器处于超越状态。

3、电动、脚踏同步工作：通电后，同时踩蹬脚踏，此时，第一离合器和第二离合器分别接合，转子2经减速机构和第一离合器将动力传输给电动车，脚踏经曲柄和第二离合器也将动力传递给电动车，电动车在电动和脚踏的同时作用下实现输出功率叠加，省电助力，续行里程加长。但是，当电动转速大于脚蹬速度时，此时，脚蹬失效，电动车又处于完全电动状态。

本实施例的电动车电机以中轴作为驱动元件，单片链轮传动达到双驱动的目的，电机的整体体积小、重量轻、整车重心合理，行星减速器能使电机输出的扭矩力倍增，使之起动速度快，爬坡能力强，由于可以通过电动或脚踏实现输出动力叠加，使得电动车在行驶中助力省电，续行里程大幅增加。

Claims (5)

1.一种中轴式电动车电机，包括有

机壳(1)；

转子(2)，设置在电动车中轴(3)上，该中轴(3)的两端分别通过曲柄(11′)固定连接有脚踏(1′)；

定子(4)，套设在所述转子(2)之外，该定子(4)和转子(2)同时容置于所述机壳(1)内，并且，所述定子(4)与所述机壳(1)固定相连；

离合器，设置在所述中轴(3)上套且能在该中轴(3)的驱动下实现接合连接，该离合器的输出端连接有链轮(2′)；以及

减速机构，包括有可随所述转子(2)一起转动的输入端和驱动所述离合器实现接合连接的输出端；

其特征在于：所述离合器为一包括有第一离合器和第二离合器的组合式双向离合器，其中，所述的第一离合器包括有第一外圈(51)、第一内圈(52)、弹簧(53)和滚柱(54)，所述第一内圈(52)和所述中轴(3)固定相连，该第一内圈(52)沿周向形成楔形的开口槽(521)，所述第一外圈(51)套设在所述第一内圈(52)之外，并且，所述第一内圈(52)能相对于该第一外圈(51)做和所述脚踏(1′)方向相反的单向转动，该第一外圈(51)的外周连接有所述链轮(2′)，所述滚柱(54)和弹簧(53)容置在所述开口槽(521)中，所述弹簧(53)和所述滚柱(54)的一端相抵并使得该滚柱(54)具有始终向所述开口槽(521)的小端移动的趋势；

所述的第二离合器包括有第二内圈(55)、第二外圈(56)和滚子(57)，所述第二外圈(56)和所述减速机构的输出端相连，所述第二内圈(55)沿周向开设有通孔(551)，所述通孔(551)内设置有滚子(57)，所述第二外圈(56)的内壁沿周向设置有能和所述通孔(551)相对应并挤压该通孔内相应所述滚子(57)的楔形斜面(562)，所述第二外圈(56)套设在所述第二内圈(55)之外，该第二内圈(55)的端面沿周向还设置有棘齿(552)，该棘齿(552)和所述楔形斜面(562)配合而使得所述第二外圈(56)只能相对于所述第二内圈(55)做和所述转子(2)旋转方向相反的单向转动，所述第二内圈(55)套设在所述第一外圈(51)之外，并且，所述滚子(57)在所述楔形斜面(562)的挤压下能实现所述第二内圈(55)和所述第一外圈(51)的紧配合。

2.根据权利要求1所述的中轴式电动车电机，其特征在于：所述第一外圈(51)和所述中轴(3)之间还设置有实现所述第一内圈(52)轴向限位的第一轴承(61)，该第一轴承(61)的端面和所述第一内圈(52)的端面之间设置有垫片(7)。

3.根据权利要求1所述的中轴式电动车电机，其特征在于：所述第一外圈(51)和所述机壳(1)之间设置有实现所述第二内圈(55)轴向限位的第二轴承(62)，该第二轴承(62)的端面和所述第二内圈(55)的其中一端面相抵，并且，位于所述第二内圈(55)的另一端面还具有由所述第一外圈(51)和第二外圈(56)之间的间隙形成的滚道(81)，该滚道(81)内设置有滚动体(82)，所述滚动体(82)通过一设置在所述第二外圈(56)端面上的轴承保持架(8)均布在所述滚道(81)内。

4.根据权利要求1或2或3所述的中轴式电动车电机，其特征在于：所述的减速机构包括有一级星轮架(91)、设置在一级星轮架(91)上的一级行星轮(92)、二级行星轮(93)和内齿圈(94)，其中，所述的一级星轮架(91)通过轴承设置在所述中轴(3)上，所述转子(2)的一端设置有一级太阳轮(22)，所述一级星轮架(91)的输出端设置有二级太阳轮(911)，所述的一级行星轮(92)能分别与所述一级太阳轮(22)和所述内齿圈(94)相啮合，所述二级行星轮(93)能分别与所述二级太阳轮(911)和所述内齿圈(94)相啮合，所述二级行星轮(93)即为所述减速机构的输出端而固定设置在所述第二外圈(56)的端面上。

5.根据权利要求4所述的中轴式电动车电机，其特征在于：所述一级太阳轮(22)和所述转子(2)为一体成型，所述二级太阳轮(911)和所述一级星轮架(91)为一体成型。

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